KR20170058354A - 폴리비닐 알코올계 중합 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

폴리비닐 알코올계 중합 필름이 제공된다. 상기 필름은 제1 표면 및 제1 표면을 마주하는 제2 표면을 함유하고, 상기 제1 표면의 표면 조도는 A이며, 상기 제2 표면의 표면 조도는 B이며, B/A의 비는 0.1 내지 5이며, 표면 조도 B는 300 ㎚ 미만이다. 폴리비닐 알코올계 중합 필름이 편광자의 제조에 이용되는 경우, 매우 우수한 편광도가 획득될 수 있다. 또한 본 발명은 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법을 제공한다.

Description

폴리비닐 알코올계 중합 필름 및 이의 제조 방법{POLYVINYL ALCOHOL-BASED POLYMER FILM AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 폴리비닐 알코올계 중합 필름 및 이의 제조 방법에 관련된다. 보다 구체적으로, 본 발명은 공정에서 고온 공기를 이용하지 않고 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하는 방법에 관련된다.
편광자(polarizer)는 일반의 비-편광 자연광을 편광으로 편광시키기 위해 이용된다. 액정 디스플레이(LCD)를 관통하는 빛의 조절은 액정의 분자 비틀림 특성과 함께 이러한 편광의 활용에 근거한다. 액정 디스플레이가 점차 폭넓은 적용처를 가짐에 따라, 편광자의 시장 수요는 급격히 증가하였다. 폴리비닐 알코올(PVA) 중합 필름은 편광자의 편광 매트릭스(matrix)로서 이용된다. 따라서, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 품질은 편광자의 효과에 직접적인 영향을 준다.
일반적으로, 편광자의 제조시, 폴리비닐 알코올로 필름이 제조되고, 이후 필름은 연신(stretching), 적층, 및 코팅과 같은 단계에 의해 가공되며, 이로써 편광자의 제조를 달성한다. JP4433462 및 JP2006-342236에 개시된 바와 같이, 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액이 캐스트되고(casted), 건조를 위한 열 전달을 위해 고온 공기-취입법(hot air-blowing method)이 이용된다.
그러나, 필름의 표면이 불균일하거나 결함을 가지는 경우, 연신 및 염색 공정 동안 불균일한 염색 때문에 불균일한 영역에 색 얼룩이 나타날 가능성이 있다. 만일 폴리비닐 알코올계 중합 필름 양면의 조도(roughness)의 차이가 매우 크면, 즉 양면의 조도의 비가 너무 높은 경우, 염색하는 동안 양면에 요오드 이온이 부착되는 정도에 차이가 있으므로 색 얼룩이 나타날 것이다. 또한, 트리아세테이트 셀룰로오스 필름의 적층 동안에 폴리비닐 알코올계 중합 필름 양면의 조도의 차이의 영향은 적층체(laminate)의 인장 응력(internal tension)의 차이로 이어질 것이고, 이로 인해 편광자의 뒤틀림(warpage)의 문제가 나타날 것이다. 택일적으로, 결함 스팟은 차후의 연신 공정에서 응력의 중심점(focal point)이 될 것이고, 필름은 연신하는 동안 결함 스팟에서 부러질 수 있다. 충분한 길이를 갖는 필름 제조의 실패는 공정의 생산성 및 산출량의 손실의 원인이 된다. 따라서, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 균일도는 이후 편광 필름의 제조와 매우 관련이 있다.
폴리비닐 알코올계 중합 필름의 균일도를 평가하기 위해 가장 일반적으로 이용되는 요인은 표면 조도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 폴리비닐 알코올계 중합 필름(1)은 제1 표면(1a) 및 제1 표면(1a)을 마주하는(opposing to) 제2 표면(1b)을 가진다. 표면 조도 A는 캐스팅 롤러와 접촉하는 제1 표면(1a)의 표면 조도이고, 표면 조도 B는 공기와 접촉하는 제2 표면(1b)의 표면 조도이다. 표면 조도 A 및 B는 각각 캐스팅 롤러의 표면 및 공기-접촉면(air-contacted surface)에 기여한다. 통상의 공기-취입법에서, 공기 움직임으로 인한 온도의 불균일한 분포는 필름의 표면에 연흔(ripple) 또는 주름을 생성시키거나, 증가된 공기 마이크로-입자는 공기-접촉면의 표면 조도를 증가시킨다. 그 결과, 차후 연신하는 동안 필름 파손의 위험, 불균일한 염색의 이상(abnormity), 그리고 심지어 편광자 뒤틀림의 적용 문제의 결과가 나타난다.
따라서, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 특성을 향상시키려는 필요는 여전히 존재한다.
본 발명은 제1 표면 및 제1 표면을 마주하는 제2 표면을 가지고, 상기 제1 표면의 표면 조도는 표면 조도 A이며, 상기 제2 표면의 표면 조도는 표면 조도 B인 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제공한다. B/A의 비는 0.1 내지 5이고, 표면 조도 B는 300 ㎚ 미만이다.
또한, 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 획득하기 위해, 본 발명은 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스팅하는 단계; 및 파장 주파수 변조 가열기로 캐스팅 롤러 상의 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 가열하여 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 얻는 단계를 포함하는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 방법은 효과적으로 및 균일하게 온도를 분포시키고, 에너지 소비를 줄이고 생산성 및 산출량을 증가시킬 수 있으며, 색 얼룩 및 뒤틀림의 생성을 피하면서 보다 나은 품질 및 우수한 편광도를 갖는 편광자를 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 위한 파장 주파수 변조 가열기 및 캐스팅 롤러의 개략도이며;
도 3은 본 발명에 따른 예열 구역, 워밍 구역, 및 버퍼 구역을 가지는 파장 주파수 변조 가열기의 개략도이다.
하기에서, 본 발명을 상세히 설명하기 위한 구현 예가 제공된다. 통상의 기술자는 본 명세서의 개시 내용에 근거하여, 본 발명의 이점 및 효과를 용이하게 구현할 수 있다. 또한 본 발명은 다른 구현 예에 근거하여 수행되거나 적용될 수 있다. 본 명세서의 다양한 구체예는 본 발명의 본질을 벗어나지 않는 범위에서 다른 구현 및 적용에 따라 변형되거나 변경될 수 있다.
본 명세서에 첨부된 도면의 구조, 비율 및 크기는 본 발명에서 수행될 수 있는 한계를 한정하기 위한 것이 아니라, 통상의 기술자가 구현하고 이해할 수 있도록 단지 본 명세서의 개시 내용을 설명하기 위한 목적으로 제공된다. 따라서, 이들 도면은 어떠한 실질의 기술적 의미를 갖지 않는다. 임의의 구조의 변형, 비율의 변경 또는 크기의 조정은 모두, 본 발명의 목적 및 생성된 효과에 영향을 주지 않으면서, 본 발명에 개시된 기술적 내용의 범위 내에 포함되는 것이다. 동시에, 본 명세서에 이용된 "상부", "하부", "정면", "후면" 및 "하나의"와 같은 용어는 보다 명료한 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 기술적 내용을 본질적으로 변경하지 않으면서, 상대적인 관계의 변경 또는 조정 역시 본 발명의 수행될 수 있는 범위 내에 포함되는 것으로 여겨진다.
본 발명에서 이용된 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조는 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 배합하고(formulating), 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스팅하며, 건조함으로써 획득된다.
구체적으로, 본 발명의 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법에서, 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액은 주로 폴리비닐 알코올, 가소제 및 물을 포함한다. 폴리비닐 알코올은 비닐 에스테르계 수지 단량체를 중합하여 폴리비닐 에스테르계 수지를 획득하고, 이후 비누화를 시킴으로써 획득될 수 있다. 이러한 폴리비닐 에스테르 단량체의 예는, 이에 한정되는 것은 아니나, 비닐 포르메이트, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 비닐 피발레이트, 비닐 카프릴레이트, 및 바람직하게는 비닐 아세테이트를 포함한다. 또한, 올레핀 화합물(예컨대, 에틸렌, 프로펜 및 부텐), 또는 아크릴산 에스테르 유도체 (예컨대, 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 및 n-부틸 아크릴레이트) 및 상술한 비닐 에스테르계 단량체의 공중합에 의해 형성된 공중합체 또한 이용될 수 있다. 일반적으로, 바람직한 광학 특성을 얻기 위해, 폴리비닐 알코올계 수지의 비누화도(degree of saponification)는 90% 이상이고, 보다 바람직하게 99% 이상이다. 폴리비닐 알코올계 수지의 중합도(degree of polymerization)는 800 내지 10000이다. 중합도가 2200 이상인 경우, 보다 나은 가공성을 가진다. 중합도가 10000 초과인 경우, 용해에 있어 불리하다. 중합도가 800 미만인 경우, 낮은 강도 때문에 연신에 있어 불리하다.
일반적으로, 이용되는 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액에서 폴리비닐 알코올계 수지의 함량이 불충분하면, 캐스팅 용액의 점도는 너무 낮고 건조 로딩(dry loading)은 너무 크다. 이는 필름 형성의 효율의 저하로 이어진다. 반면, 폴리비닐 알코올계 수지의 함량이 너무 높으면, 폴리비닐 알코올계 수지는 거의 분해될 수 없고, 캐스팅 용액의 점도는 너무 높다. 결과의 불용성 물질은 겔 상태가 될 것이고, 이로 인해 균일한 필름의 형성에 영향을 미칠 것이다. 따라서, 본 발명의 방법에 이용되는 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액에서, 폴리비닐 알코올계 수지의 함량은 보통 10 중량부 내지 50 중량부이고, 바람직하게는 15 중량부 내지 40 중량부이며, 보다 바람직하게는 20 중량부 내지 30 중량부이다.
상술한 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액에서, 이는 또한 필름 형성의 가공성을 향상시키기 위해 폴리비닐 알코올계 수지를 함유하는 외에 가소제를 함유할 수 있다. 통상적으로 이용되는 가소제의 예는 폴리알코올, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 글리세롤을 포함하고 바람직하게는 에틸렌 글리콜 및 글리세롤을 포함한다. 가소제의 함량이 불충분하면, 형성된 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 쉽게 결정을 생성할 수 있고, 이로 인해 차후 가공에서 염색 효능에 영향을 줄 수 있다. 반면, 가소제의 함량이 너무 높으면, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 기계적 특정이 훼손될 수 있다. 따라서, 폴리비닐 알코올 수지에 대하여 이러한 폴리알코올 가소제의 첨가되는 양은 보통 3 중량부 내지 30 중량부이고, 바람직하게는 7 중량부 내지 20 중량부이며, 보다 바람직하게는 9 중량부 내지 15 중량부이다.
상술된 방법에서, (선택적으로 첨가된 가소제 및 이형제와 함께) 폴리비닐 알코올계 수지 용액에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 형성한 후, 여과를 위해 필터가 이용되었다. 이후 2 미터(meter) 내지 10 미터, 바람직하게는 4 미터 내지 6 미터의 폭을 갖는 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스트하기 위해 기어 펌프 및 T-타입 다이 코터가 이용된다. 이후 고온에서 건조함으로써 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리비닐 알코올계 중합 필름이 형성되고, 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 캐스팅 롤러로부터 박리된다. 그 후, 하기의 통상적인 기법을 이용함으로써 편광자가 제조된다. 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 5 미터/분의 속도로 연신되고, 25 ℃ 내지 40 ℃ 에서 물로 적셔지며, 25 ℃ 내지 35 ℃ 에서 (0.05 g/L 의 요오드와 6 g/L 의 요오드화 칼륨을 갖는) 수성 요오드 화합물 용액으로 염색되며, 30 ℃ 내지 60 ℃ 에서 (5 g/L 의 요오드화 칼륨과 8 g/L 의 붕산의 수용액을 갖는) 물 탱크에서 일축 연신되며, (5 g/L 의 요오드화 칼륨과 10 g/L 의 붕산의 수용액으로) 염색 고정 처리되며, 건조되며, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름과 함께 적층되며, 55 ℃ 내지 70 ℃ 의 오븐에서 건조된다. 전체 공정에서 총 연신은 6회 이상일 수 있다.
캐스팅 롤러의 속도에는 특별한 제한이 없다. 그러나, 일반적으로 속도의 하한은 1 m/min 이상이고, 바람직하게는 3 m/min 이상이며, 보다 바람직하게는 4 m/min 이상이다. 일반적으로 속도의 상한은 20 m/min 이하이고, 바람직하게는 15 m/min 이하이다. 롤러의 속도가 너무 느리면, 생산성이 저하될 염려가 있다. 롤러의 속도가 너무 높고 가열이 불충분하거나 불균일하면, 결과의 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 질이 나빠질 염려가 있다.
본 발명의 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 건조하는 방법은 가열에 의한 건조를 위해 파장 주파수 변조 가열기(wavelength frequency-modulated heater)를 직접적으로 이용하는 것을 포함한다. 파장 주파수 변조 가열기에서, 방출기에 의해 적외선이 생성되고 광파를 통해 열적 에너지가 전달된다. 조사된 물체는 "분자 공명 이론"에 따라 열적 에너지를 흡수한다. 파장 주파수 변조 가열기의 이점은 석영에 의해 가열하고 파장에 근거한 가열 특성을 활용함으로써, 가열이 열 전달 매체에 제한을 받지 않는다는 것이다. 또한, 파장 주파수 변조 가열기의 거울 반사판은 보다 높은 열적 에너지의 이용 효율 (최대 95% 일 수 있음)을 달성하도록 하는 반면, 비-투명성 석영 튜브 또는 세라믹 전기 가열판은 단지 50% 내지 75% 의 가열 효율을 가졌다. 또한, 파장 주파수 변조 가열기는 주변 온도에 영향을 주지 않으며, 이로써 전기 에너지 소비를 절약한다.
본 발명의 일 구현 예에서, 파장 주파수 변조 가열기는 보통 다수의 파장 주파수 변조 가열 튜브(heating tube)를 가지고, 각각의 가열 튜브는 본체 및 석영 튜브를 가진다. 본체의 온도는 700 ℃ 내지 800 ℃ 까지 상승될 수 있다. 본체의 주변부는 석영 튜브로 가려지고 밀봉된다. 저온 공기가 본체 및 석영 튜브 사이에 도입되어, 석영 튜브의 표면 온도를 110 ℃ 내지 130 ℃ 까지 감소시킨다. 본체의 온도가 700 ℃ 내지 800 ℃ 까지 상승되는 경우, 파장 주파수 변조 가열기에 의해 가열하기 위한 파장의 범위는 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 이고, 3 ㎛ 의 생성된 파장은 물 분자의 흡착에 가장 적절하다.
폴리비닐 알코올계 중합 박막 필름을 획득하기 위해 적외선 파장으로 캐스팅 롤러 상의 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 가열함으로써, 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액의 수분은 내적으로 건조되기 시작하지만, 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액이 가장 먼저 건조되어 크러스트(crust)를 형성할 정도는 아니다. 상기 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 제1 표면 및 제1 표면을 마주하는 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면은 캐스팅 롤러와 접촉하고 표면 조도 A의 표면 조도를 가지며, 상기 제2 표면의 표면 조도는 표면 조도 B라고 하며, 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.1 내지 5이며, 상기 B는 300 ㎚ 미만이다. 그런 다음, 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 캐스팅 롤러로부터 박리된다.
도 2에 나타난 바와 같이, 파장 주파수 변조 가열기(3)가 설치된 일반의 배치는 가열 공간(heating space)을 가진다. 가열 공간은 캐스팅 롤러(4)를 수용할(accommodate) 수 있다. 파장 주파수 변조 가열기(3)는 다수의 파장 주파수 변조 가열 튜브(31)를 포함하고, 상기 파장 주파수 변조 가열 튜브(31)는 가열 공간의 내부 표면 상에 배치되고 캐스팅 롤러(4)를 둘러싼다. 방사 구역(radiation zone)(5)은 파장 주파수 변조 가열기(3)와 캐스팅 롤러(4) 사이에 위치된다. T-타입 몰드 코터(6)와 같은 캐스팅 장치에 의해 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액(2)이 제공되고, 캐스팅 롤러(4) 상에 캐스트되어, 폴리비닐 알코올계 중합 필름(1)을 형성한다.
본 발명의 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 건조 방법은, 통상의 건조 방법에서 이용되는 고온 공기를 이용하지 않는다. 구체적으로, 방사 구역(5)의 풍속은 0.5 m/s 미만이고, 바람직하게는 0.01 m/s 미만이다. 즉, 0.01 m/s 내지 0.5 m/s 범위의 풍속이 수행될 수 있고, 특히 속도가 0 m/s 에 근접한 경우나 롤러의 회전에 의해 생성된 풍속만이 나오는 경우 바람직하게는 0.01 m/s 미만일 수 있다. 또한, 방사 구역(5)에 0.5 ㎛ 이상의 직경(diameter)을 갖는 부유 입자(suspended particle)의 양은 1000 입자/입방 미터(particles/cubic meter) 미만, 보다 바람직하게는 500 입자/입방 미터 미만, 가장 바람직하게는 200 입자/입방 미터 미만이다. 따라서, 고온 공기를 이용하는 통상의 건조 방법과 비교할 때, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면이 캐스팅 롤러 상에서 건조되는 경우, 불규칙한 풍압에 영향을 받지 않으므로 공기와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도는 300 ㎚ 미만이다.
파장 주파수 변조 가열기의 건조 효율을 보다 증가시키기 위해, 가열 온도의 분배가 수행될 수 있다. 도 3에 나타난 바와 같이, 파장 주파수 변조 가열기의 온도 조절 구역은 세 개의 온도감응형 조절 구역(thermostatic-controlling zone)으로 나뉠 수 있다. 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액이 캐스트되는 곳에서 시작하여 폴리비닐 알코올계 중합 필름이 박리되는 곳까지의 가열 공간의 영역은 예열 구역(pre-heating zone)(3a), 워밍 구역(warming zone)(3b) 및 버퍼 구역(buffer zone)(3c)을 포함한다. 예열 구역(3a)의 온도는 85 ℃ 내지 130 ℃ 의 범위 내로 조절된다. 워밍 구역(3b)의 온도는 95 ℃ 내지 150 ℃ 의 범위 내로 조절된다. 버퍼 구역(3c)의 온도는 55 ℃ 내지 100 ℃ 의 범위 내로 조절된다. 예열 구역(3a)의 바람직한 온도 범위는 95 ℃ 내지 110 ℃ 이다. 워밍 구역(3b)의 바람직한 온도 범위는 95 ℃ 내지 120 ℃ 이다. 버퍼 구역(3c)의 바람직한 온도 범위는 60 ℃ 내지 75 ℃ 이다. 또한, 예를 들어, 캐스팅 롤러(4)의 캐스팅 롤러(4)의 주변(periphery)에서 0도(degree) 내지 270도(0도는 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액이 캐스트된 곳임)의 영역이 방사 구역(5)으로 사용되는(occupied) 경우, 예열 구역(3a)은 0도 내지 90도의 영역일 수 있고, 워밍 구역(3b)은 90도 내지 180도의 영역일 수 있으며, 버퍼 구역(3c)은 180도 내지 270도의 영역일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각각의 온도감응형 조절 구역의 범위는 필요에 따라 분포될 수 있다. 이러한 유형의 건조 방법에 의해, 가열에 의한 건조 및 고른 온도 분포는 생산성을 개선하도록 될 수 있다. 이는 또한 공기와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도를 감소시킬 수 있다.
따라서, 획득된 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면 조도의 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.1 내지 5이고, 공기와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도 B는 300 ㎚ 미만이다. 나아가, 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.3 내지 3이다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 특징 및 효과를 더 설명하기 위해 이용된다.
a) 조도의 측정
캐스팅 롤러와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도는 캐스팅 롤러의 조도(즉, 100 ㎚ 미만)에 따라 달라졌다. JIS B 0601-2001의 표준 화질에 근거하여, 비접촉 공초점 플러스 간섭계 기법(a non-contacted confocal plus the interferometric technique)인, 광학 3D 표면 프로파일 스캐너를 이용하여 공기-접촉면의 표면 조도를 측정하였다. 스캐너의 모델 넘버는 SENSOFAR PLu이었다.
b) 편광도(degree of polarization), 투과도(transmittance), 및 색 얼룩(color stain)
I. 분광 광도계(U-4100, Hitachi 제조)를 이용하여 편광자의 편광도 및 투과도를 측정하였다. 편광도, Py는 하기 식의 평행 투과율(parallel transmission rate) T0 및 직교 투과율(vertical transmission rate) T90 로부터 계산하였다:
Py=[(T0-T90)/(T0+T90)]1/2 ×100
II. 직각 교차점(right-angle intersection)에서 시각적 검출을 이용하여 편광자 샘플의 1 m2의 색 얼룩의 양을 결정한다.
c) 뒤틀림의 측정
20 ㎝ × 20 ㎝ 편광자 샘플을 얻고, 책상에 평평하게 놓고, 네 가장자리에서 휘어짐(warp)의 높이를 측정하였다. 가장 높은 값을 기록하였다.
실시예 1
중합도 2400이고 99.9% 의 알칼리도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합 수지(100 중량부) 및 글리세린(11 중량부)를 물에 첨가하고, 온도를 100 ℃ 로 상승시켰다. 용해를 위해 용액을 교반하여 25 중량부의 농도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합 수용액(즉, 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액)으로 조정하였다. 상기 수용액을 필터를 이용하여 여과하였다. 이후 기어 펌프 및 T-타입 몰드 코팅 기계를 이용하여, 가열 공간 내 (4 미터의 폭을 갖는) 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스트하였고, 여기서 95 ℃ 의 온도에서 캐스팅 롤러의 속도는 4 m/min 이었다. 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액이 캐스트된 곳에서부터 폴리비닐 알코올계 중합 필름이 박리된 곳까지의 가열 공간의 영역은 예열 구역, 워밍 구역 및 버퍼 구역으로 나뉘었다. 각각의 구역은 캐스팅 롤러의 90도의 영역을 차지하였다. 캐스팅 용액을 건조하여 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 형성하기 위하여, 가열을 위해 3 ㎛ 의 파장으로 파장 주파수 변조 가열기(NGK INSULATORS, LTD.)를 이용하여 상기 예열 구역, 워밍 구역 및 버퍼 구역을 각기 100 ℃, 110 ℃ 및 90 ℃ 의 온도로 가열하였다. 건조 공정 동안 고온 공기나 취입 공기는 이용하지 않았다. 실제 풍속은 0.5 m/s 이었다. 0.5 ㎛ 이상의 직경을 갖는 부유 입자의 양은 120 입자/입방 미터였다. 그 다음, 캐스팅 롤러로부터 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 박리하고, 가열 롤러(85℃임) 및 오븐(120℃임)을 이용하여 건조하여, 60 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 획득하였다. 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 임의의 위치에서 각각 20 ㎝ × 20 ㎝ 크기의 샘플 열 개를 얻었다. 공기와 접촉하는 표면 조도 B는 43 ㎚ 로 측정되었고, 기자재와 접촉하는 표면 조도 A는 30.5 ㎚ 로 측정되었다.
상기 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 1 m/분의 속도로 연신하고, 30 ℃ 에서 물로 적시며, 30 ℃ 에서 (0.05 g/L 의 요오드와 6 g/L 의 요오드화 칼륨을 함유하는) 요오드 화합물 용액으로 염색하며, 60 ℃ 에서 (5 g/L 의 요오드화 칼륨과 8 g/L 의 붕산의 수용액을 함유하는) 물 탱크에서 일축 연신하며, (5 g/L 의 요오드화 칼륨과 10 g/L 의 붕산의 수용액으로) 염색 고정 처리하며, 트리아세테이트 셀룰로오스(TAC) 필름과 함께 적층하며, 60 ℃ 의 오븐에서 건조하고 가교하여(cross-linked) 편광자를 제조하였다. 전체 공정에서 총 연신은 5회 이상이었다.
실시예 2
캐스팅 롤러 속도를 6 m/min 으로 한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 3
캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 4
폴리비닐 알코올 중합 수지의 중합도가 1700이고 캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
실시예 5
폴리비닐 알코올 중합 수지의 중합도가 3500이고 캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
비교예 1
캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 하고, 고온 공기의 속도는 추가적으로 10 m/s 속도로 이용한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
비교예 2
캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 하고, 파장 주파수 변조 가열기 (IR로 축약)를 이용하지 않으며, 고온 공기를 추가적으로 10 m/s 속도로 이용한 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 다른 분석 데이터를 하기 표 1에 나타낸다.
비교예 3
캐스팅 롤러 속도를 8 m/min 으로 하고, 파장 주파수 변조 가열기 (IR로 축약) 및 고온 공기를 이용하지 않은 것만 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 이용하여 평가용 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 제조하였다. 필름에 열이 전달되지 않았기 때문에, 필름이 건조되고 박리될 수 없었다. 미박리된 필름의 조도, 편광도 및 색 얼룩을 측정하였으나, 미건조된 필름 때문에 실제 데이터를 얻을 수 없었다.
표 1은 실시예 1-5 및 비교예 1-3의 평가 결과를 나열한다.
중합도 롤러 속도
(m/min)		 IR
(℃1)		 고온 공기 조도 B(nm) 조도 비율
(B/A2)		 편광도
(%)		 투과도
(%)		 휘어짐
(㎜)		 색얼룩(블록(block)
)
실시예 1 2400 4 110 NA 43 1.410 99.8 42.8 1 0
실시예 2 2400 6 110 NA 52 1.705 99.8 42.6 2 0
실시예 3 2400 8 110 NA 66 2.164 99.6 42.6 2 0
실시예 4 1700 8 110 NA 62 2.033 99.2 42.7 2 0
실시예 5 3500 8 110 NA 68 2.230 99.5 42.6 2 0
비교예 1 2400 8 110 10 m/s 143 4.689 99.4 42.4 5 8
비교예 2 2400 8 NA 10 m/s 162 5.311 98.9 42.3 7 12
비교예 3 2400 8 NA NA NA NA NA NA NA NA
각주 1. 파장 주파수 변조 가열기(IR로 축약)의 온도는 도 3의 워밍 구역(3b)의 온도이다.
각주 2. 표면 조도 A는 캐스팅 롤러와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면 조도이다. 표면 조도 B는 공기와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면 조도이다.
이에 근거하여, 표면 영역 A는 캐스팅 롤러와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도이다. 표면 영역 B는 공기와 접촉하는 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면의 표면 조도이다. 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.1 내지 5이다. (공기와 접촉하는) 획득된 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 표면 조도 B는 300 ㎚ 미만이다.
상기 실시예는 본 발명의 원리 및 효과를 설명하기 위해 이용되고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 본질 및 범위를 해치지 않는 범위에서 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 동일한 것이다.

Claims (8)

  1. 캐스팅 롤러 상에 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스팅하는 단계; 및
    상기 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 캐스팅한 후에, 고온공기를 이용하지 않고 파장 주파수 변조 가열기로 상기 캐스팅 롤러 상의 상기 폴리비닐 알코올 캐스팅 용액을 가열하여 폴리비닐 알코올계 중합 필름을 얻는 단계를 포함하고, 상기 파장 주파수 변조 가열기는 가열을 위해 방출기에 의해 적외선을 생성하며,
    상기 파장 주파수 변조 가열기는 상기 캐스팅 롤러를 수용하는 가열 공간을 가지며,
    방사 구역이 상기 가열 공간의 내부 표면과 상기 캐스팅 롤러 사이에 배치되고, 상기 방사 구역은 그 안에서 0.5 m/s 이하의 풍속(wind speed)을 가지는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐스팅 롤러는 4 m/min 내지 20 m/min 의 회전 속도를 가지는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사 구역에서 풍속은 0.01 m/s 이하인, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사 구역은 그 안에 0.5 ㎛ 이상의 직경을 갖는 부유 입자를 200 입자/입방 미터 미만으로 가지는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 파장 주파수 변조 가열기는 가열을 위해 2 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위의 파장을 갖는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 제1 표면 및 제1 표면을 마주하는 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면은 표면 조도 A를 가지며, 상기 제2 표면은 표면 조도 B를 가지며, 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.1 내지 5이며, 상기 표면 조도 B는 300 ㎚ 미만인, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 조도 B/표면 조도 A의 비는 0.3 내지 3인, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 알코올계 중합 필름은 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 두께를 가지는, 폴리비닐 알코올계 중합 필름의 제조 방법.

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